JP4597978B2 - Linear repeater and optical fiber communication system - Google Patents

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Description

本発明は、光信号を、伝送路であるところの市中に敷設した光ファイバ中で光増幅する分布ラマン増幅システム、および、線型中継器または端局装置から離れて設置した無給電の遠隔励起モジュールで光増幅する光ファイバ通信システムに関する。
本願は、2004年6月23日に出願された特願2004−184601号および2004年10月5日に出願された特願2004−292377号に対して優先権を主張するものであって、その内容をここに援用する。
The present invention relates to a distributed Raman amplification system that optically amplifies an optical signal in an optical fiber laid in a city as a transmission line, and a non-powered remote excitation installed away from a linear repeater or a terminal device. The present invention relates to an optical fiber communication system that performs optical amplification with a module.
This application claims priority to Japanese Patent Application No. 2004-184601 filed on June 23, 2004 and Japanese Patent Application No. 2004-292377 filed on October 5, 2004. The contents are incorporated herein.

波長多重の光ファイバ通信システムで用いられる、従来技術の分布ラマン増幅システム(DRAシステム)の構成例を図21および図22に示す(例えば、非特許文献1または2参照)。図21が後方励起DRAの場合であり、図22が双方向励起DRAの場合である。本DRAシステムでは、伝送路として分散シフトファイバ(DSF)を用いており、DSFのゼロ分散波長(λ0)の典型値は1540nm〜1560nm(規定値はこれより若干広い波長範囲を有する)である。  A configuration example of a conventional distributed Raman amplification system (DRA system) used in a wavelength division multiplexing optical fiber communication system is shown in FIGS. 21 and 22 (see, for example, Non-Patent Document 1 or 2). FIG. 21 shows the case of backward excitation DRA, and FIG. 22 shows the case of bidirectional excitation DRA. In this DRA system, a dispersion shifted fiber (DSF) is used as a transmission line, and the typical value of the zero dispersion wavelength (λ0) of the DSF is 1540 nm to 1560 nm (the specified value has a slightly wider wavelength range).

波長多重(WDM)信号光の波長として、図21の後方励起DRAの場合には、いわゆるL帯1575〜1605nm(典型値)、後方向励起の励起光波長として1470nmおよび1500nmを用いている。また、図22の双方向励起DRAの場合には、信号光波長として、いわゆるC帯1530〜1560nm(典型値)、前方向および後方向励起の励起光波長として1420nmおよび1450nmを用いている。  In the case of the backward pumping DRA of FIG. 21, so-called L band 1575 to 1605 nm (typical value) is used as the wavelength of wavelength division multiplexing (WDM) signal light, and 1470 nm and 1500 nm are used as pumping light wavelengths for backward pumping. In the case of the bidirectional pumping DRA shown in FIG. 22, so-called C-band 1530 to 1560 nm (typical value) is used as the signal light wavelength, and 1420 nm and 1450 nm are used as the pumping light wavelengths for forward and backward pumping.

励起光は、線形中継器1−3、2−3、1−4、2−4から、信号光と反対方向に、合波器14、24を用いて伝送路中に導入されている。励起光源は、最もよく用いられている、ファイバブラッググレーティング(FBG)を外部鏡として有するレーザダイオード光源(ファイバブラッググレーティング付きレーザダイオード型、FBG励起光源)である。  The pumping light is introduced into the transmission line from the linear repeaters 1-3, 2-3, 1-4, and 2-4 using the multiplexers 14 and 24 in the opposite direction to the signal light. The excitation light source is a laser diode light source (laser diode type with a fiber Bragg grating, FBG excitation light source) having a fiber Bragg grating (FBG) as an external mirror, which is most often used.

また、各線形中継器1−3、2−3、1−4、2−4はエルビウム添加ファイバ増幅器(EDFA)16、26を有する。DSFの上流側の線形中継器1−3、1−4を出て、DSFを伝播する信号光は、DSFの下流側の線形中継器2−3、2−4近くで分布ラマン増幅を受けて、伝送路中で分布的に増幅された後、EDFA16、26で集中定数的に増幅される。  Each linear repeater 1-3, 2-3, 1-4, 2-4 has erbium doped fiber amplifiers (EDFA) 16, 26. The signal light that exits the linear repeaters 1-3 and 1-4 on the upstream side of the DSF and propagates through the DSF undergoes distributed Raman amplification near the linear repeaters 2-3 and 2-4 on the downstream side of the DSF. After being amplified in the transmission line in a distributed manner, it is amplified in a lumped constant by the EDFAs 16 and 26.

図21の場合には、後方励起DRAを用いてSNRの向上を図っている。一方、図22の場合には、さらなるSNRの向上を狙って、前方励起DRAとしてFBG励起光源13−3、23−3、合波器15、25を追加した双方向励起DRAを用いている。ただし、従来技術において、前方励起DRAを適用する場合には、信号光波長帯は、C帯1530〜1560nmに限られていた(本発明では、以下に示すように、L帯1575〜1605nmにおいて、前方励起DRAによる信号光増幅を可能とする)。  In the case of FIG. 21, the SNR is improved by using the back excitation DRA. On the other hand, in the case of FIG. 22, for the purpose of further improving the SNR, a bi-directional pumping DRA in which FBG pumping light sources 13-3 and 23-3 and multiplexers 15 and 25 are added is used as the forward pumping DRA. However, in the prior art, when applying forward pumping DRA, the signal light wavelength band was limited to the C band 1530 to 1560 nm (in the present invention, as shown below, in the L band 1575 to 1605 nm, Signal light amplification by forward pumping DRA is possible).

図21の構成において、更なるSNR向上を狙い、前方分布ラマン増幅を行う場合には、後方分布ラマン増幅の場合と同じく、信号光波長の約100nm短波長側の励起光を用いて増幅を行う。その励起光波長は、例えば1470nmおよび1500nm(図21の後方分布ラマン増幅の場合と同じ)である。このときのラマン利得スペクトルを図23に示す。図23は横軸に波長(nm)をとり、縦軸に利得(dB)をとる。図23によれば、L帯1575〜1605nmにおいて、平坦な利得スペクトルが得られている。  In the configuration of FIG. 21, when performing forward distributed Raman amplification with the aim of further improving SNR, amplification is performed using excitation light on the short wavelength side of about 100 nm of the signal light wavelength, as in the case of backward distributed Raman amplification. . The excitation light wavelengths are, for example, 1470 nm and 1500 nm (the same as in the case of backward distribution Raman amplification in FIG. 21). FIG. 23 shows the Raman gain spectrum at this time. In FIG. 23, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents gain (dB). According to FIG. 23, a flat gain spectrum is obtained in the L band 1575 to 1605 nm.

H.Masuda et al.,Electron.Lett.,Vol.35,pp.411−412,1999H. Masuda et al. Electron. Lett. , Vol. 35, pp. 411-412, 1999 N.Takachio et al.,OFC,PD9,pp.1−3,2000N. Takachio et al. , OFC, PD9, pp. 1-3, 2000 M.D.Mermelstein et al.,Electron.Lett.,Vol.38,pp.403−405,2002M.M. D. Mermelstein et al. Electron. Lett. , Vol. 38, pp. 403-405, 2002 K.Inoue,JLT.Vol.10,pp.1553−1561,1992K. Inoue, JLT. Vol. 10, pp. 1553-1561, 1992 R.P.Espindola et al.,Electron.Lett.,Vol.38,pp.113−115,2002R. P. Espindola et al. Electron. Lett. , Vol. 38, pp. 113-115, 2002 Y.Ohki et al.,OAA,PD7,pp.1−3,2002Y. Ohki et al. , OAA, PD7, pp. 1-3, 2002 R.H.Stolen,Proc.IEEE,Vol.68,pp.1232−1236,1980R. H. Stonen, Proc. IEEE, Vol. 68, pp. 1232-1236, 1980 H.Masuda et al.,Electron.Lett.,Vol.33,No.12,pp.1070−1072,1997H. Masuda et al. Electron. Lett. , Vol. 33, no. 12, pp. 1070-1072, 1997 H.Masuda et al.,Electron.Lett.,Vol.39,No.23,pp.1−2,2003H. Masuda et al. Electron. Lett. , Vol. 39, no. 23, pp. 1-2, 2003 H.Masuda et al.,IEEE Photonics Technol.Lett.,Vol.5,No.9,pp.1017−1019,1993H. Masuda et al. , IEEE Photonics Technol. Lett. , Vol. 5, no. 9, pp. 1017-1019, 1993

図21の従来技術のDRAシステムに、図22のように、前方励起DRAを追加して用いた場合の信号光のSNRスペクトルを図24に示す。図24は横軸に波長(nm)をとり、縦軸にSNR(dB)をとる。ただし、上記のように、信号光波長はL帯1575〜1605nm、励起光波長は1470nmおよび1500nmである。  FIG. 24 shows the SNR spectrum of the signal light when the forward-pumped DRA is added to the conventional DRA system of FIG. 21 as shown in FIG. In FIG. 24, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents SNR (dB). However, as described above, the signal light wavelength is L band 1575 to 1605 nm, and the excitation light wavelengths are 1470 nm and 1500 nm.

図24より、信号光波長1589nm近傍において、顕著なSNR劣化が生じていることがわかる。また、伝送特性評価としてビット誤り率(BER)測定を行ったが、SNRが約25dB以下の波長域において、BER劣化が生じていることがわかった。これは、この波長域の信号光波長(〜1589nm)と、励起光波長(1500nm)が、ゼロ分散波長(1545nmであった)に対し、対称的な位置にあり、励起光の相対強度雑音(RIN)が、信号光に誘導ラマン散乱を介して乗り移ること(RIN移行)、および、広い発振スペクトルを有する励起光と、信号光との間で、非縮退4光波混合(ND−FWM)が生じるため(非特許文献3または4参照)である。  From FIG. 24, it can be seen that significant SNR degradation occurs in the vicinity of the signal light wavelength of 1589 nm. Further, bit error rate (BER) measurement was performed as a transmission characteristic evaluation, and it was found that BER degradation occurred in a wavelength region where the SNR was about 25 dB or less. This is because the signal light wavelength (˜1589 nm) and the excitation light wavelength (1500 nm) in this wavelength range are symmetrical with respect to the zero dispersion wavelength (1545 nm), and the relative intensity noise ( RIN) transfers to signal light via stimulated Raman scattering (RIN transition), and non-degenerate four-wave mixing (ND-FWM) occurs between excitation light having a wide oscillation spectrum and signal light. (See Non-Patent Document 3 or 4).

上記波長配置では、信号光と励起光の群速度がほぼ同じになり、上記2つの現象(RIN移行およびND−FWM)による信号光品質劣化が顕著になる。ただし、FBG励起光源、ファイバレーザなどのRINが大きい励起光源に関してRIN移行が顕著になる。  In the wavelength arrangement, the group speeds of the signal light and the excitation light become substantially the same, and the signal light quality deterioration due to the two phenomena (RIN transition and ND-FWM) becomes remarkable. However, the RIN transition becomes significant for an excitation light source having a large RIN such as an FBG excitation light source or a fiber laser.

そこで、励起光源に工夫を加えた、特殊な低いRINの励起光源(多モードDFB(分布帰還型)LD(レーザダイオード)およびiGM(inner grating multimode)LD)を作製し、図22のDRAシステム(ただし、前方励起DRAを用いた場合)に用いて、RIN移行を抑圧することが報告されている(非特許文献5または6参照)。しかしながら、それら特殊な励起光源は、高価であり、また、SBS(誘導ブリルアン散乱)閾値が低いという難点がある。さらに、ND−FWMが抑圧できないという欠点があった。一方、FBG励起光源およびファイバレーザは、SBS閾値が高い。  Therefore, a special low RIN excitation light source (multi-mode DFB (distributed feedback type) LD (laser diode) and iGM (inner grating multimode) LD)), which is devised as an excitation light source, is manufactured, and the DRA system (FIG. 22) However, it is reported that the RIN transition is suppressed by using forward excitation DRA (see Non-Patent Document 5 or 6). However, these special excitation light sources are expensive and have a problem that the SBS (stimulated Brillouin scattering) threshold is low. Furthermore, there is a drawback that ND-FWM cannot be suppressed. On the other hand, the FBG excitation light source and the fiber laser have a high SBS threshold.

本発明は、このような背景に行われたものであって、最もよく用いられる、FBG励起光源およびファイバレーザなどの励起光源を用いることのできる前方励起DRAを用いた線形中継器および光ファイバ通信システムを実現することを目的とする。  The present invention has been made against this background, and is the most commonly used linear repeater and forward fiber communication using forward pumping DRA that can use pumping light sources such as FBG pumping light sources and fiber lasers. The purpose is to realize the system.

本発明は、L帯に複数波長を有する信号光を増幅するラマン増幅の利得媒質としてのシリカファイバと、前記信号光と同一方向に前記シリカファイバ中を共伝播する励起光を送出する励起光源と、前記シリカファイバと前記励起光源との間に設置された前記信号光と前記励起光との合波器とを有する光ファイバ通信システムであって、前記合波器には、前記シリカファイバのゼロ分散波長より長波長側の波長を有する信号光が入射され、この信号光と前記励起光源から出射された励起光とを合波する手段を備え、前記励起光源は、前記励起光の最長波長が、前記信号光の最短波長より、周波数差にして13.7〜30THz短波長側にある励起光を出射する手段を備え、前記シリカファイバは分散シフトファイバであり、前記信号光は、該分散シフトファイバ中での非線形効果を考慮して、前記ラマン増幅によるラマン利得が大きい短波長側ほど、前記シリカファイバへ入力される信号光パワーが低くなるように、該信号光パワーのスペクトルが設定されたものであることを特徴とする。 The present invention relates to a silica fiber as a gain medium for Raman amplification that amplifies signal light having a plurality of wavelengths in the L band, and an excitation light source that transmits excitation light co-propagating through the silica fiber in the same direction as the signal light. , An optical fiber communication system including a multiplexer of the signal light and the excitation light installed between the silica fiber and the excitation light source , wherein the multiplexer includes a zero of the silica fiber. A signal light having a wavelength longer than the dispersion wavelength is incident, and a means for combining the signal light and the excitation light emitted from the excitation light source is provided, and the excitation light source has a longest wavelength of the excitation light. Means for emitting excitation light having a frequency difference of 13.7 to 30 THz shorter than the shortest wavelength of the signal light, the silica fiber is a dispersion-shifted fiber, and the signal light is In consideration of the nonlinear effect in the diffusion-shifted fiber, the spectrum of the signal light power is set so that the signal light power input to the silica fiber is lower at the shorter wavelength side where the Raman gain due to the Raman amplification is larger. It is characterized by being made.

また、本発明は、C帯に複数波長を有する信号光を増幅するラマン増幅の利得媒質としてのシリカファイバと、前記信号光と同一方向に前記シリカファイバ中を共伝播する励起光を送出する励起光源と、前記シリカファイバと前記励起光源との間に設置された前記信号光と前記励起光との合波器とを有する光ファイバ通信システムであって、前記合波器には、前記シリカファイバのゼロ分散波長より長波長側の波長を有する信号光が入射され、この信号光と前記励起光源から出射された励起光とを合波する手段を備え、前記励起光源は、前記励起光の最長波長が、前記信号光の最短波長より、周波数差にして13.7〜30THz短波長側にある励起光を出射する手段を備え、前記シリカファイバはノンゼロ分散シフトファイバであり、前記信号光は、該ノンゼロ分散シフトファイバ中での非線形効果を考慮して、前記ラマン増幅によるラマン利得が大きい短波長側ほど、前記シリカファイバへ入力される信号光パワーが低くなるように、該信号光パワーのスペクトルが設定されたものであることを特徴とする。  The present invention also provides a silica fiber as a Raman amplification gain medium that amplifies signal light having a plurality of wavelengths in the C band, and excitation light that transmits excitation light co-propagating through the silica fiber in the same direction as the signal light. An optical fiber communication system comprising: a light source; and a multiplexer for the signal light and the excitation light, which is installed between the silica fiber and the excitation light source, wherein the multiplexer includes the silica fiber Signal light having a wavelength longer than the zero-dispersion wavelength is incident, and the signal light and excitation light emitted from the excitation light source are combined, and the excitation light source is the longest of the excitation light. Means for emitting excitation light whose wavelength is 13.7 to 30 THz shorter than the shortest wavelength of the signal light, and the silica fiber is a non-zero dispersion shifted fiber; In consideration of the nonlinear effect in the non-zero dispersion shifted fiber, the signal light has a lower signal light power input to the silica fiber at a shorter wavelength side where the Raman gain due to the Raman amplification is larger. An optical power spectrum is set.

また、本発明は、単一波長の信号光を増幅するラマン増幅の利得媒質としてのシリカファイバと、前記信号光と同一方向に前記シリカファイバ中を共伝播する励起光を送出する励起光源と、前記シリカファイバと前記励起光源との間に設置された前記信号光と前記励起光との合波器とを有する光ファイバ通信システムであって、前記合波器には、前記シリカファイバのゼロ分散波長より長波長側の波長を有する信号光が入射され、この信号光と前記励起光源から出射された励起光とを合波する手段を備え、前記励起光源は、前記励起光の最長波長が、前記信号光の波長より、周波数差にして15.6〜30THz短波長側にある励起光を出射する手段を備えたことを特徴とする。  The present invention also provides a silica fiber as a Raman amplification gain medium that amplifies signal light having a single wavelength, and an excitation light source that transmits excitation light that co-propagates in the silica fiber in the same direction as the signal light. An optical fiber communication system comprising a multiplexer of the signal light and the excitation light installed between the silica fiber and the excitation light source, wherein the multiplexer includes zero dispersion of the silica fiber A signal light having a wavelength longer than the wavelength is incident, and includes means for combining the signal light and the excitation light emitted from the excitation light source, and the excitation light source has a longest wavelength of the excitation light, A means for emitting excitation light having a frequency difference of 15.6 to 30 THz shorter than the wavelength of the signal light is provided.

あるいは、前記シリカファイバの信号光出力段に、遠隔励起ダブルパス型EDFモジュールが設けられ、前記励起光は、その波長が1430nm以上であり1470nm以下であることができる。  Alternatively, a remote excitation double-pass EDF module may be provided at the signal light output stage of the silica fiber, and the excitation light may have a wavelength of 1430 nm or more and 1470 nm or less.

これによれば、励起光波長依存性は小さく、実質的に1430nmの励起光波長でも、遠隔励起ダブルパス型EDFモジュールを動作させることができる。  According to this, the pumping light wavelength dependency is small, and the remote pumping double-pass EDF module can be operated even with a pumping light wavelength of substantially 1430 nm.

あるいは、前記シリカファイバの信号光出力段に、遠隔励起シングルパス型EDFモジュールが設けられ、前記励起光は、その波長が1440nm以上であり1470nm以下であることができる。  Alternatively, a remote excitation single-pass EDF module may be provided at the signal light output stage of the silica fiber, and the wavelength of the excitation light may be 1440 nm or more and 1470 nm or less.

このように、遠隔励起シングルパス型EDFモジュールでは、励起効率がダブルパス型EDFモジュールより劣るため、使用可能な励起光波長は、ダブルパス型EDFモジュールより長波長(1440nm以上など)となる。  Thus, since the remote excitation single-pass EDF module has an excitation efficiency inferior to that of the double-pass EDF module, the usable pumping light wavelength is longer than that of the double-pass EDF module (eg, 1440 nm or more).

また、前記励起光源は、ファイバブラッググレーティング付きレーザダイオード型もしくはファイバレーザ型であることができる。  The excitation light source may be a laser diode type with a fiber Bragg grating or a fiber laser type.

また、信号光波長の最小値をλs、前記シリカファイバのゼロ分散波長の最小値をλ0、また、前記励起光源の励起光波長の最大値をλpとしたとき、
2λ0−λs>λp
が成り立つように信号光波長、ゼロ分散波長、および励起光波長を設定することができる。ここで、前記励起光源が複数波長のファイバブラッググレーティング付きレーザダイオード型またはファブリーペローレーザダイオード型である場合、2λ0−λs>λp+10が成り立つように前記信号光波長、前記ゼロ分散波長、および前記励起光波長を設定しても良い。
また、前記励起光源が、ファイバラマンレーザ型、または、単一波長のファイバブラッググレーティング付きレーザダイオード型、または、複数波長のファイバブラッググレーティング付きレーザダイオード型、または、ファブリーペローレーザダイオード型である場合、2λ0−λs>λp+15が成り立つように前記信号光波長、前記ゼロ分散波長、および前記励起光波長を設定しても良い。
When the minimum value of the signal light wavelength is λs, the minimum value of the zero dispersion wavelength of the silica fiber is λ0, and the maximum value of the excitation light wavelength of the excitation light source is λp,
2λ0−λs> λp
The signal light wavelength, the zero dispersion wavelength, and the excitation light wavelength can be set so that Here, when the excitation light source is a laser diode type with a fiber Bragg grating having a plurality of wavelengths or a Fabry-Perot laser diode type, the signal light wavelength, the zero dispersion wavelength, and the excitation light so that 2λ0−λs> λp + 10 holds. The wavelength may be set.
Further, when the excitation light source is a fiber Raman laser type, or a laser diode type with a single wavelength fiber Bragg grating, or a laser diode type with a multiple wavelength fiber Bragg grating, or a Fabry-Perot laser diode type, The signal light wavelength, the zero dispersion wavelength, and the excitation light wavelength may be set so that 2λ0−λs> λp + 15 holds.

これにより、雑音が最大となる最悪条件が2λ0−λs=λpである場合に、これを回避することができる。  As a result, this can be avoided when the worst condition that causes the maximum noise is 2λ0−λs = λp.

このときに、前記複数波長の幅が10nm以下であることが望ましい。  At this time, the width of the plurality of wavelengths is preferably 10 nm or less.

さらに、前記励起光源は、偏波多重するファブリーペローレーザダイオードの各々の出力側に、各ファブリーペローレーザダイオードからの励起光出力を調整する可変減衰器を備えることができる。  Furthermore, the pumping light source may include a variable attenuator for adjusting the pumping light output from each Fabry-Perot laser diode on the output side of each Fabry-Perot laser diode that performs polarization multiplexing.

これにより、温度変化あるいは製造バラツキによる各レーザダイオードの励起光波長(平均波長)の差異を補償することができる。  Thereby, it is possible to compensate for the difference in the excitation light wavelength (average wavelength) of each laser diode due to temperature change or manufacturing variation.

また、前記光ファイバ通信システムはエルビウム添加ファイバ増幅器を有し、前記エルビウム添加ファイバ増幅器は、利得媒質としてのエルビウム添加ファイバを備えたエルビウム添加ファイバ利得ブロックと、前記エルビウム添加ファイバ利得ブロックの前段または後段に設置された利得等化光フィルタと、前記エルビウム添加ファイバの反転分布量を検出する反転分布検出回路と、前記反転分布検出回路により検出される前記反転分布量が所期の値になるように前記エルビウム添加ファイバ利得ブロックを制御する反転分布調整回路とを有していてもよい。
これにより、前方励起DRAを適用しない場合に使用されるエルビウム添加ファイバ増幅器を用いながら、前方励起DRAの適用によって新たに付加されるラマン利得のスペクトルを、エルビウム添加ファイバ利得ブロック内のエルビウム添加ファイバの利得減少分で補償することができる。
なお、前記エルビウム添加ファイバの上位準位占有比率Nは38%未満とすることが望ましい。
The optical fiber communication system includes an erbium-doped fiber amplifier. The erbium-doped fiber amplifier includes an erbium-doped fiber gain block including an erbium-doped fiber as a gain medium, and a front stage or a rear stage of the erbium-doped fiber gain block. A gain equalizing optical filter, an inversion distribution detection circuit for detecting an inversion distribution amount of the erbium-doped fiber, and the inversion distribution amount detected by the inversion distribution detection circuit so as to have an intended value. And an inversion distribution adjusting circuit for controlling the erbium-doped fiber gain block.
Thus, while using the erbium-doped fiber amplifier used when the forward-pumped DRA is not applied, the Raman gain spectrum newly added by the application of the forward-pumped DRA can be obtained from the erbium-doped fiber in the erbium-doped fiber gain block. Compensation can be made with the gain reduction.
The upper level occupation ratio N 2 of the erbium-doped fiber is preferably less than 38%.

また、前記シリカファイバは市中に敷設されたシリカファイバであっても良い。あるいは、前記シリカファイバは集中光増幅用のシリカファイバであっても良い。The silica fiber may be a silica fiber laid in the city. Alternatively, the silica fiber may be a concentrated optical amplification silica fiber.

なお、本発明の線形中継器を送信端局装置(送信器)に置き替えても同様に説明することができる。  The same explanation can be made by replacing the linear repeater of the present invention with a transmitting terminal device (transmitter).

本発明によれば、従来技術で問題であったRIN移行およびND−FWMによる信号光品質劣化が生じるという欠点を解決できる。  According to the present invention, it is possible to solve the drawbacks of signal light quality degradation due to RIN transition and ND-FWM, which were problems in the prior art.

[図1]第一実施例の光ファイバ通信システムの全体構成図。
[図2]第一実施例の光ファイバ通信システムにおける利得と波長との関係を示す図。
[図3]第一実施例の光ファイバ通信システムにおけるSNRと波長との関係を示す図。
[図4]第一実施例における波長関係(DSFの場合)を示す図。
[図5]第一実施例の信号光パワーと波長との関係を示す図。
[図6]第一実施例のEDFAの利得と波長との関係を示す図。
[図7]第二実施例の光ファイバ通信システムの全体構成図。
[図8]第二実施例の波長関係(NZ−DSFの場合)を示す図。
[図9]第三実施例の光ファイバ通信システムの要部構成図。
[図10]第三実施例の出力信号光パワーと入力励起光パワーとの関係を示す図。
[図11]第四実施例のSNRスペクトルを示す図。
[図12]FP−LD励起光源を用いた場合におけるLD駆動電流と励起光SNRおよび信号光SNRとの関係を示す図。
[図13]第四実施例におけるFP−LD励起光源の構成を示す図。
[図14]第五実施例における線形中継器内に設置したEDFAの構成を示す図。
[図15]第五実施例におけるトータルの誘導放出断面積Semi−totおよび吸収断面積Sabsのスペクトルを示す図。
[図16]第五実施例におけるEDF利得ブロック53中のEDFの利得スペクトル変化を示す図。
[図17]第五実施例において、図16から求めた、上位準位占有比率Nが38%の場合を基準とした利得変化量スペクトルを示す図。
[図18]第五実施例において、前方励起DRAの励起光波長が1440nmの場合のラマン利得スペクトルの例、および、そのラマン利得スペクトルを補償するEDF利得ブロック53内のEDFの利得減少分スペクトルを示す図。
[図19]第六実施例において、各種励起光源に対する同じラマン利得におけるSNRスペクトルを示す図。
[図20]第七実施例における光増幅器の構成を示す図。
[図21]従来の後方励起DRA構成を示す図。
[図22]従来の双方向励起DRA構成を示す図。
[図23]従来技術のラマン利得スペクトルを示す図。
[図24]従来技術のSNRスペクトルを示す図。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an optical fiber communication system according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between gain and wavelength in the optical fiber communication system of the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between SNR and wavelength in the optical fiber communication system of the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a wavelength relationship (in the case of DSF) in the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between signal light power and wavelength in the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the gain and wavelength of the EDFA of the first embodiment.
FIG. 7 is an overall configuration diagram of an optical fiber communication system according to a second embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing the wavelength relationship (in the case of NZ-DSF) of the second embodiment.
FIG. 9 is a block diagram of the main part of an optical fiber communication system according to a third embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between output signal light power and input pump light power in the third embodiment.
FIG. 11 is a view showing an SNR spectrum of the fourth embodiment.
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the LD drive current, the excitation light SNR, and the signal light SNR when an FP-LD excitation light source is used.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an FP-LD excitation light source in the fourth embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of an EDFA installed in the linear repeater in the fifth embodiment.
[FIG. 15] A diagram showing spectra of the total stimulated emission cross section Semi-tot and absorption cross section S abs in the fifth embodiment.
FIG. 16 is a diagram showing changes in the gain spectrum of the EDF in the EDF gain block 53 in the fifth embodiment.
[17] In a fifth embodiment, obtained from FIG. 16, it illustrates the gain variation spectrum relative to the case upper level occupancy ratio N 2 is 38%.
[FIG. 18] In the fifth embodiment, an example of a Raman gain spectrum when the pumping light wavelength of the forward pumping DRA is 1440 nm and a gain decrease spectrum of the EDF in the EDF gain block 53 for compensating the Raman gain spectrum are shown. FIG.
FIG. 19 is a diagram showing SNR spectra at the same Raman gain for various excitation light sources in the sixth embodiment.
FIG. 20 is a diagram showing a configuration of an optical amplifier in a seventh embodiment.
FIG. 21 is a diagram showing a conventional back excitation DRA configuration.
FIG. 22 is a diagram showing a conventional bidirectional excitation DRA configuration.
FIG. 23 is a diagram showing a Raman gain spectrum of the prior art.
[FIG. 24] A diagram showing an SNR spectrum of the prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1−1、1−2、1−3、1−4、2−1、2−2、2−3、2−4 線形中継器
10、11、20、21 シリカファイバ
12−1、12−2、12−3、13−1、13−2、13−3、22−1、22−2、22−3、23−1、23−2、23−3 FBG励起光源
14、15、24、25 合波器
16、26 EDFA
30 遠隔励起EDFモジュール
40 可変アッテネータ
41 ファブリーペローLD
42 偏波合波器
51、53 EDF利得ブロック
52 利得等化光フィルタ
54 反転分布検出回路
55 反転分布調整回路
70 光増幅器
1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 Linear repeater 10, 11, 20, 21 Silica fiber 12-1, 12-2 12-3, 13-1, 13-2, 13-3, 22-1, 22-2, 22-3, 23-1, 23-2, 23-3 FBG excitation light source 14, 15, 24, 25 Multiplexer 16, 26 EDFA
30 Remotely excited EDF module 40 Variable attenuator 41 Fabry-Perot LD
42 Polarization multiplexer 51, 53 EDF gain block 52 Gain equalizing optical filter 54 Inversion distribution detection circuit 55 Inversion distribution adjustment circuit 70 Optical amplifier

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、本発明は以下に説明する各実施例に限定されるものではなく、例えば、各実施例に開示されている技術思想を適宜組み合わせてもよい。  Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to each Example demonstrated below, For example, you may combine the technical idea currently disclosed by each Example suitably.

(第一実施例)
図1は第一実施例の光ファイバ通信システムの全体構成図である。
(First Example)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of the optical fiber communication system of the first embodiment.

本実施例は、図1に示すように、信号光を増幅するラマン増幅の利得媒質としてのシリカファイバ10、11、20、21と、前記信号光と同一方向にシリカファイバ10、11、20、21中を共伝播する励起光を送出するFGB励起光源12−1、13−1、22−1、23−1と、シリカファイバ10、11、20、21とFGB励起光源12−1、13−1、22−1、23−1との間に設置された前記信号光と前記励起光とを合波する合波器14、15、24、25とを有する線形中継器1−1、2−1である。  In this embodiment, as shown in FIG. 1, silica fibers 10, 11, 20, and 21 as Raman amplification gain media for amplifying signal light, and silica fibers 10, 11, 20, 21, FGB excitation light sources 12-1, 13-1, 22-1, and 23-1 that send out excitation light that co-propagates through the silica gel, silica fibers 10, 11, 20, and 21 and FGB excitation light sources 12-1 and 13- Linear repeaters 1-1, 2- having multiplexers 14, 15, 24, 25 for multiplexing the signal light and the excitation light installed between 1, 22-1 and 23-1. 1.

ここで、本実施例の特徴とするところは、合波器14、15、24、25には、シリカファイバ10、11、20、21のゼロ分散波長より長波長側の波長を有する信号光が入射され、この信号光とFGB励起光源12−1、13−1、22−1、23−1から出射された励起光とを合波する手段を備え、FGB励起光源12−1、13−1、22−1、23−1は、前記信号光の波長より13.7THz以上短波長側にある励起光を出射する手段を備えたところにある。  Here, the feature of the present embodiment is that signal light having a wavelength longer than the zero dispersion wavelength of the silica fibers 10, 11, 20, and 21 is transmitted to the multiplexers 14, 15, 24, and 25. The FGB pumping light sources 12-1 and 13-1 are provided with means for combining the signal light and pumping light emitted from the FGB pumping light sources 12-1, 13-1, 22-1, and 23-1 , 22-1 and 23-1 are provided with means for emitting excitation light on the shorter wavelength side by 13.7 THz or more than the wavelength of the signal light.

シリカファイバ10、11、20、21は、分散シフトファイバであり、前記信号光はL帯に複数波長を有し、前記励起光は、その波長が1470nm以下である。  Silica fibers 10, 11, 20, and 21 are dispersion-shifted fibers. The signal light has a plurality of wavelengths in the L band, and the excitation light has a wavelength of 1470 nm or less.

以下では、第一実施例をさらに詳細に説明する。  In the following, the first embodiment will be described in more detail.

図1は、第一実施例の光ファイバ通信システムを示している。図21の従来技術の構成とは、以下の点が主に異なる。すなわち、本実施例では、前方分布ラマン増幅(前方DRA)を、1440nmの励起光を用いて行っている。その励起光用の励起光源13−1は上流の線形中継器1−1中に設置している。  FIG. 1 shows an optical fiber communication system of the first embodiment. The following points are mainly different from the configuration of the prior art in FIG. That is, in this embodiment, forward distributed Raman amplification (forward DRA) is performed using excitation light of 1440 nm. The excitation light source 13-1 for the excitation light is installed in the upstream linear repeater 1-1.

本実施例に関するラマン利得スペクトルを図2に示す。図2は横軸に波長(nm)をとり、縦軸に利得(dB)をとる。これは、図1の光通信システムにおいて、前方DRAの単一の励起光波長を1500nmから1440nmまで、短波長側に向けて変化させた場合のスペクトルである。また、それら励起波長に対するSNRスペクトルを図3に示す。図3は横軸に波長(nm)をとり、縦軸に利得(dB)をとる。ただし、この単一の励起光波長の場合における励起光パワーは、従来技術における2波長(1470nmおよび1500nm)励起の場合のトータルパワー(300mW)と同じにした。  The Raman gain spectrum for this example is shown in FIG. In FIG. 2, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents gain (dB). This is a spectrum when the single excitation light wavelength of the forward DRA is changed from 1500 nm to 1440 nm toward the short wavelength side in the optical communication system of FIG. 1. Moreover, the SNR spectrum with respect to those excitation wavelengths is shown in FIG. In FIG. 3, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents gain (dB). However, the pumping light power in the case of this single pumping light wavelength was the same as the total power (300 mW) in the case of the two-wavelength (1470 nm and 1500 nm) pumping in the prior art.

図2より、信号光波長域内に利得スペクトルのピークが生じるのは、単一の励起光波長がおよそ1470nm〜1500nmにある場合である。そこで、従来技術では、信号光波長域内で高利得を得るため、概略1470nm以上の励起光と、概略1500nm以下の励起光の少なくとも2波長以上の励起光で前方DRAを行っていた。また、例えば2波長の励起光を用いた場合、トータルの利得スペクトルはこれら2波長の利得スペクトルを合成したものとなる。そこで従来技術では、合成された利得スペクトルがほぼ平坦となるように2つの励起光の波長を選んでいた。このように従来技術では、信号光波長域内で高利得および平坦な利得スペクトルを得るために2波長以上の励起光波長の使用を前提としており、単一の励起光波長を用いること、および、利得スペクトルのピークが信号光波長域を外れている励起光波長を用いることは従来考えられていなかった。一方、本実施例では、以下の単一の励起波長を用いる。  From FIG. 2, the peak of the gain spectrum occurs in the signal light wavelength range when the single pumping light wavelength is approximately 1470 nm to 1500 nm. Therefore, in the prior art, in order to obtain a high gain in the signal light wavelength region, forward DRA is performed with excitation light having a wavelength of approximately 1470 nm or more and excitation light having at least two wavelengths of excitation light having a wavelength of approximately 1500 nm or less. For example, when two-wavelength excitation light is used, the total gain spectrum is a combination of the two-wavelength gain spectra. Therefore, in the prior art, the wavelengths of the two excitation lights are selected so that the combined gain spectrum is almost flat. As described above, in the prior art, in order to obtain a high gain and a flat gain spectrum in the signal light wavelength region, it is assumed that two or more pump light wavelengths are used, and a single pump light wavelength is used, and a gain is obtained. Conventionally, it has not been considered to use an excitation light wavelength whose spectral peak is outside the signal light wavelength range. On the other hand, in this embodiment, the following single excitation wavelength is used.

したがって、従来技術では、最短の信号光波長(上記例では1575nm)と、最長の励起光波長(上記例では1500nm)は、一般に、約100nm(周波数差にして約13THz)しか離れていない。信号光波長が1波長の場合には、例えば、信号光波長が1580nmであれば、励起光波長は、1波長で十分であるが、1480nmとされている。これは、波長差100nm、周波数差にして12.8THzである。  Therefore, in the prior art, the shortest signal light wavelength (1575 nm in the above example) and the longest pump light wavelength (1500 nm in the above example) are generally separated by only about 100 nm (frequency difference of about 13 THz). When the signal light wavelength is one wavelength, for example, if the signal light wavelength is 1580 nm, one wavelength is sufficient as the pumping light wavelength, but 1480 nm. This is a wavelength difference of 100 nm and a frequency difference of 12.8 THz.

図3のSNRスペクトルによると、励起光波長が1500nm、1490nm、1480nmの場合に、信号光波長域内でSNRが低くなっている(概略25dB以下)。一方、励起光波長が1470nm、1460nm、1440nmの場合には、信号光波長域内におけるSNR劣化は小さく、約30dB以上の高いSNRが得られている。また、この場合(励起光波長が1470nm、1460nm、1440nmの場合)に、BER特性も良好であった。さらに、この場合に、図2より、信号光波長域内におけるラマン利得は、励起光波長が1470nmの場合に約6dB以上、励起光波長が1440nmの場合に約4dB以上などである。  According to the SNR spectrum of FIG. 3, when the excitation light wavelengths are 1500 nm, 1490 nm, and 1480 nm, the SNR is low in the signal light wavelength range (approximately 25 dB or less). On the other hand, when the excitation light wavelengths are 1470 nm, 1460 nm, and 1440 nm, the SNR degradation in the signal light wavelength region is small, and a high SNR of about 30 dB or more is obtained. In this case (excitation light wavelengths are 1470 nm, 1460 nm, and 1440 nm), the BER characteristics were also good. Further, in this case, as shown in FIG. 2, the Raman gain in the signal light wavelength region is about 6 dB or more when the pumping light wavelength is 1470 nm, and about 4 dB or more when the pumping light wavelength is 1440 nm.

すなわち、図23の利得(約8dB)に比べれば小さいが、DRAによるSNR改善を確保するには十分な大きさの利得が得られることがわかった。また、従来技術に比べ、大きな、信号光波長域内における利得偏差が生じているが、これは、信号光レベルの波長に応じた設定を後述のごとく行うことによって問題にならない。  That is, it was found that a gain large enough to secure SNR improvement by DRA was obtained although it was smaller than the gain (about 8 dB) in FIG. In addition, there is a large gain deviation in the signal light wavelength range as compared with the prior art, but this does not cause a problem by performing setting according to the wavelength of the signal light level as described later.

上記のように、本実施例では、最短の信号光波長(1575nm)に対し、最長の励起光波長(本実施例では1470nm)は、100nmより大きな値(105nm)(周波数差にして約13.7THz)をもって、短波長側に設定されている。信号光波長が1波長の場合には、例えば、信号光波長が1580nmであれば、励起光波長は、1波長で十分であるが、1460nmとしてよい。これは、波長差120nm、周波数差にして15.6THzである。
すなわち、信号光が1波長の場合には、利得スペクトルの平坦性を確保する必要がなく、信号光が占有する波長域は多波長のWDMシステムの場合に比べて一般にきわめて狭いので、従来技術の手法において、上記15.6THzより小さな周波数差を有する構成が可能であると言える。
As described above, in the present embodiment, the longest excitation light wavelength (1470 nm in this embodiment) is greater than 100 nm (105 nm) (frequency difference of about 13.3 with respect to the shortest signal light wavelength (1575 nm). 7 THz) and set to the short wavelength side. When the signal light wavelength is one wavelength, for example, if the signal light wavelength is 1580 nm, one wavelength is sufficient as the excitation light wavelength, but it may be 1460 nm. This is a wavelength difference of 120 nm and a frequency difference of 15.6 THz.
That is, when the signal light has one wavelength, it is not necessary to ensure the flatness of the gain spectrum, and the wavelength range occupied by the signal light is generally extremely narrow compared to the case of the multi-wavelength WDM system. In the method, it can be said that a configuration having a frequency difference smaller than the above 15.6 THz is possible.

また、前記最長の励起光波長は、前記最短の信号光波長に対し、周波数差にして30THzまでの値をもって、短波長側に設定されていてもよい。このとき、非特許文献7によれば、ラマン利得はDRAによるSNR改善を確保するために必要な大きさを有する。一方、上記以外の場合、すなわち、前記最長の励起光波長が、前記最短の信号光波長に対し、周波数差にして30THzより大きい値をもって、短波長側に設定された場合には、ラマン利得は小さく、DRAによるSNR改善は若干あるものの、上記DRAを行うために必要な励起光源等を設置するコストを鑑みると、システムとしてのメリットがあまり無い。
例えば、前記最短の信号光波長が1575nmのとき、周波数差が13.7〜30THzであれば、前記最長の励起光波長は1361〜1469nmであればよい。ちなみに、波長,周波数,および光速の関係は、波長=光速/周波数、である。
また、伝送路が後述のノンゼロ分散シフトファイバの場合、前記最短の信号光波長が1530nmのとき、周波数差が13.7〜30THzであれば、前記最長の励起光波長は1327〜1430nmであればよい。
The longest excitation light wavelength may be set on the short wavelength side with a frequency difference of up to 30 THz with respect to the shortest signal light wavelength. At this time, according to Non-Patent Document 7, the Raman gain has a magnitude necessary to ensure SNR improvement by DRA. On the other hand, in other cases, that is, when the longest pump light wavelength is set to the short wavelength side with a frequency difference greater than 30 THz with respect to the shortest signal light wavelength, the Raman gain is Although it is small and there is a slight improvement in SNR due to DRA, there is not much merit as a system in view of the cost of installing an excitation light source or the like necessary for performing DRA.
For example, when the shortest signal light wavelength is 1575 nm and the frequency difference is 13.7 to 30 THz, the longest excitation light wavelength may be 1361 to 1469 nm. Incidentally, the relationship between wavelength, frequency, and speed of light is wavelength = speed of light / frequency.
Further, when the transmission path is a non-zero dispersion shifted fiber, which will be described later, when the shortest signal light wavelength is 1530 nm and the frequency difference is 13.7 to 30 THz, the longest pump light wavelength is 1327 to 1430 nm. Good.

図4は、本実施例(伝送路がDSFの場合)に関する波長関係を示している。ゼロ分散波長は1550nm近傍にあり、信号光波長域はL帯1575〜1605nmである。また、励起光波長は、従来技術では、1470nmおよび1500nmであり、本実施例では、例えば1440nm(1460nm、1470nmでもよい)である。  FIG. 4 shows the wavelength relationship regarding this embodiment (when the transmission path is a DSF). The zero dispersion wavelength is in the vicinity of 1550 nm, and the signal light wavelength region is the L band 1575 to 1605 nm. In addition, the excitation light wavelengths are 1470 nm and 1500 nm in the prior art, and are 1440 nm (1460 nm and 1470 nm may be used) in the present embodiment, for example.

また、図3は、ゼロ分散波長が1545nmの場合であるが、例えば、ゼロ分散波長が1535nmの場合には、1500nm、1490nm、1480nmに加え、1470nmの場合に、信号光波長域内でSNRが低くなる(概略25dB以下)。  FIG. 3 shows the case where the zero dispersion wavelength is 1545 nm. For example, when the zero dispersion wavelength is 1535 nm, in addition to 1500 nm, 1490 nm, and 1480 nm, the SNR is low in the signal light wavelength region in the case of 1470 nm. (Approximately 25 dB or less).

本実施例では、図23と図2との比較からわかるように、ラマン利得スペクトルが一般に、信号光波長域内で非平坦になっている。特に、励起光波長が、1440nm、1460nm、1470nmと長波長になるにしたがって、非平坦性が増加する。信号光パワーと波長との関係を図5に示す。図5は横軸に波長(nm)をとり、縦軸に信号光パワー(dBm)をとる。そこで、伝送路DSFに入力する信号光パワーのスペクトルを図5に示すように、上記励起光波長に応じて非平坦にする。  In this embodiment, as can be seen from the comparison between FIG. 23 and FIG. 2, the Raman gain spectrum is generally non-flat within the signal light wavelength region. In particular, the non-flatness increases as the excitation light wavelength becomes longer such as 1440 nm, 1460 nm, and 1470 nm. The relationship between signal light power and wavelength is shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents signal light power (dBm). Therefore, the spectrum of the signal light power input to the transmission line DSF is made non-flat according to the pumping light wavelength as shown in FIG.

伝送路DSF中での非線形効果を考慮して、ラマン利得が大きい波長ほど、信号光パワーを低くする。EDFAの利得と波長との関係を図6に示す。図6は横軸に波長(nm)をとり、縦軸に利得(dB)をとる。さらに、単位線形中継区間でのネット利得スペクトルを平坦にするため、図6に示すように、EDFAの利得スペクトルを非平坦とする。これは、利得等化フィルタを用いることなく、EDFAの励起レベルを低減し、平均反転分布レベル(非特許文献8参照)を低減することにより、実現できることがわかった。  Considering the non-linear effect in the transmission line DSF, the signal light power is lowered as the wavelength increases. FIG. 6 shows the relationship between the gain and wavelength of the EDFA. In FIG. 6, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents gain (dB). Further, in order to flatten the net gain spectrum in the unit linear relay section, the gain spectrum of the EDFA is made non-flat as shown in FIG. It has been found that this can be realized by reducing the excitation level of the EDFA and reducing the average inversion distribution level (see Non-Patent Document 8) without using a gain equalization filter.

すなわち、図6において、励起光波長が1440nmの場合の平均反転分布レベル(レベル−1)は、従来技術の場合のEDFA利得スペクトルが平坦な場合の平均反転分布レベルより低くし、励起光波長が1460nmの場合の平均反転分布レベル(レベル−2)はレベル−1より低くすればよい。  That is, in FIG. 6, the average inversion distribution level (level-1) when the pumping light wavelength is 1440 nm is lower than the average inversion distribution level when the EDFA gain spectrum is flat in the case of the prior art, and the pumping light wavelength is The average inversion distribution level (level-2) in the case of 1460 nm may be lower than level-1.

上記実施例は、市中(陸上または海底)に敷設した伝送路ファイバ中で、信号光を分布的に増幅するDRAシステムに関するものであるが、伝送路ファイバの長さは、40kmおよび80kmなどである。  The above embodiment relates to a DRA system that amplifies signal light distributedly in a transmission line fiber laid on the city (land or sea floor). The length of the transmission line fiber is 40 km and 80 km, etc. is there.

しかしながら、本実施例における信号光の光増幅動作を考慮すると、信号光を線形中継器内でEDFAなどのように集中的に増幅する場合にも適用でき、利得媒質は、一般にDRAの場合より若干短め(10kmおよび20kmなど)のシリカファイバ(DSFなど)である。このことは、後述の第二および第三実施例に関しても同じである。  However, in consideration of the optical amplification operation of the signal light in this embodiment, the present invention can also be applied to the case where the signal light is intensively amplified like an EDFA in a linear repeater, and the gain medium is generally slightly more than in the case of DRA. It is a short (such as 10 km and 20 km) silica fiber (such as DSF). The same applies to the second and third embodiments described later.

また、励起光源は、ファイバブラッググレーティング(FBG)もしくはファイバレーザを外部鏡として有するレーザダイオード光源(ファイバブラッググレーティング付きレーザダイオード型、FBG励起光源もしくはファイバレーザ型、ファイバレーザ励起光源)である。  The excitation light source is a fiber Bragg grating (FBG) or a laser diode light source having a fiber laser as an external mirror (laser diode type with a fiber Bragg grating, FBG excitation light source or fiber laser type, fiber laser excitation light source).

以上述べたように、本実施例によれば、伝送路がDSFの場合に、単一の励起光波長を概略1470nm以下に設定することにより、従来技術で問題であったSNR劣化を抑圧できるという効果がある。  As described above, according to the present embodiment, when the transmission path is a DSF, SNR degradation that has been a problem in the prior art can be suppressed by setting a single pumping light wavelength to approximately 1470 nm or less. effective.

(第二実施例)
図7は、第二実施例の光ファイバ通信システムを示している。図1の第一実施例の線形中継器1−1、2−1の構成と第二実施例の線形中継器1−2、2−2の構成とは、以下の点が主に異なる。すなわち、本実施例では伝送路としてノンゼロ分散シフトファイバ(NZ−DSF、LEAF(登録商標)など)を用いており、ゼロ分散の典型値は約1500nmである。信号光波長はC帯1530〜1560nmである。
(Second embodiment)
FIG. 7 shows an optical fiber communication system according to the second embodiment. The configuration of the linear repeaters 1-1 and 2-1 according to the first embodiment of FIG. 1 is mainly different from the configuration of the linear repeaters 1-2 and 2-2 according to the second embodiment in the following points. That is, in this embodiment, a non-zero dispersion shifted fiber (NZ-DSF, LEAF (registered trademark), etc.) is used as a transmission line, and a typical value of zero dispersion is about 1500 nm. The signal light wavelength is C band 1530 to 1560 nm.

励起光波長は、後方向励起のFBG励起光源12−2、22−2では、従来技術の図22と同じ1420nmおよび1450nmであり、また、前方向励起のFBG励起光源13−2、23−2では1390nmである。  The pumping light wavelengths are 1420 nm and 1450 nm in the backward pumping FBG pumping light sources 12-2 and 22-2, which are the same as those in FIG. 22 of the prior art, and the forward pumping FBG pumping light sources 13-2 and 23-2. Then, it is 1390 nm.

本実施例における波長関係を図8に示す。従来技術では、図22に示したように、前方向DRAの励起光波長は、後方向DRAの励起光波長と同じ、1420nmおよび1450nmであるが、本実施例では、上記のように、1390nmである。  The wavelength relationship in this embodiment is shown in FIG. In the prior art, as shown in FIG. 22, the pumping light wavelength of the forward DRA is 1420 nm and 1450 nm, which is the same as the pumping light wavelength of the backward DRA, but in this embodiment, as described above, the pumping light wavelength is 1390 nm. is there.

一般的には、第一実施例の場合と同様に、励起光波長は、最短信号光波長(1530nm)に対して、周波数差にして約13.7THz短波長側に設定される。すなわち、励起光波長は1430nm以下にすればよい。  Generally, as in the case of the first embodiment, the excitation light wavelength is set to the short wavelength side of about 13.7 THz as a frequency difference with respect to the shortest signal light wavelength (1530 nm). That is, the excitation light wavelength may be 1430 nm or less.

したがって、図4の場合と同じように、本実施例によれば、従来技術で問題であった、RIN移行およびND−FWMによるSNR劣化を抑圧できるという効果がある。  Therefore, as in the case of FIG. 4, according to the present embodiment, there is an effect that SNR degradation due to RIN transition and ND-FWM, which has been a problem in the prior art, can be suppressed.

(第三実施例)
図9は、第三実施例の光ファイバ通信システムを示している。図1の第一実施例の構成とは、以下の点が主に異なる。ただし、図9では簡単のため、図1と異なる点のみを示している。本実施例では、前方励起DRAの伝送路DSF(DSF−1)の後段に遠隔励起EDFモジュール30を設置して、遠隔励起増幅を行っている。その遠隔励起EDFモジュール30としては、励起効率の高いダブルパス型を用いている(非特許文献9参照)。
(Third embodiment)
FIG. 9 shows an optical fiber communication system of the third embodiment. The following points are mainly different from the configuration of the first embodiment of FIG. However, in FIG. 9, only points different from FIG. 1 are shown for simplicity. In the present embodiment, the remote excitation EDF module 30 is installed in the subsequent stage of the transmission path DSF (DSF-1) of the forward excitation DRA to perform remote excitation amplification. As the remote excitation EDF module 30, a double-pass type with high excitation efficiency is used (see Non-Patent Document 9).

図10は、ダブルパス型の遠隔励起EDFモジュール30の励起特性を示している。図10は横軸に入力励起光パワー(mW)をとり、縦軸に出力信号光パワー(dBm)をとる。信号光のトータル出力パワーについて、入力励起光パワー依存性を、励起光波長を変えて(1440、1460、1470、1490nm)測定した。図10および他の検討結果より、励起光波長依存性は小さく、(遠隔励起EDFモジュール30内に設けられた利得媒質であるEDFを励起するための波長として通常は1450〜1480nmが用いられるが、)実質的に1430nmの励起光波長でも、ダブルパス型の遠隔励起EDFモジュール30が動作することがわかった。  FIG. 10 shows the excitation characteristics of the double-pass remote excitation EDF module 30. In FIG. 10, the horizontal axis represents input pumping light power (mW), and the vertical axis represents output signal light power (dBm). With respect to the total output power of the signal light, the input pump light power dependency was measured by changing the pump light wavelength (1440, 1460, 1470, 1490 nm). From FIG. 10 and other examination results, the dependence on the pumping light wavelength is small, and the wavelength for exciting the EDF that is the gain medium provided in the remote pumping EDF module 30 is normally 1450 to 1480 nm. It has been found that the double-pass remote excitation EDF module 30 operates even at an excitation light wavelength of substantially 1430 nm.

また、ダブルパス型の遠隔励起EDFモジュール30に替えてシングルパス型の遠隔励起EDFモジュールを設置することもできる。この場合には、シングルパス型の遠隔励起EDFモジュールでは、励起効率がダブルパス型の遠隔励起EDFモジュール30より劣るため、使用可能な励起光波長は、ダブルパス型の遠隔励起EDFモジュール30より長波長(1440nm以上など)となる。  Further, a single-pass remote excitation EDF module can be installed instead of the double-pass remote excitation EDF module 30. In this case, the single-pass remote excitation EDF module is inferior in excitation efficiency to the double-pass remote excitation EDF module 30, so that the usable excitation light wavelength is longer than the double-pass remote excitation EDF module 30 ( 1440 nm or more).

(第四実施例)
第一および第二実施例によれば、従来技術で問題であったND−FWMおよびRIN移行に起因する雑音の大きなFBG励起光源またはファイバレーザ励起光源を用いたシステムにおいて、その雑音を回避できる。ただし、前記ファイバレーザ励起光源の典型例はファイバラマンレーザである。
(Fourth embodiment)
According to the first and second embodiments, the noise can be avoided in the system using the FBG pump light source or the fiber laser pump light source having a large noise caused by the ND-FWM and RIN transition, which has been a problem in the prior art. However, a typical example of the fiber laser excitation light source is a fiber Raman laser.

ここで、信号光波長の最小値をλs、ゼロ分散波長の最小値をλ0、また、励起光波長の最大値をλpとしたとき、
2λ0−λs=λp …(1)
が上記雑音が最大となる最悪条件である。そこで、本発明では、上記条件が回避されるように、λ0=1545nm、λs=1605nmのとき、λp<1470nmとしている。すなわち、波長の単位をnmとして、
2λ0−λs>λp+15 …(2)
としている。ただし、上記値は励起光源が単一波長のFBG励起光源である場合の概略値である。
Here, when the minimum value of the signal light wavelength is λs, the minimum value of the zero dispersion wavelength is λ0, and the maximum value of the pumping light wavelength is λp,
2λ0−λs = λp (1)
Is the worst condition where the noise is maximized. Therefore, in the present invention, λp <1470 nm when λ0 = 1545 nm and λs = 1605 nm so as to avoid the above condition. That is, assuming that the unit of wavelength is nm,
2λ0−λs> λp + 15 (2)
It is said. However, the above values are approximate values when the excitation light source is a single wavelength FBG excitation light source.

励起光源が単一波長のFBG励起光源以外の場合を調べると以下のことがわかった。図11は第四実施例のSNRスペクトルを示す図であり、横軸に波長(nm)をとり縦軸にSNR(dB)をとる。また、図11は各種励起光源に対する同じラマン利得におけるSNRスペクトルを示している。  When the case where the excitation light source is other than the single wavelength FBG excitation light source was examined, the following was found. FIG. 11 is a diagram showing the SNR spectrum of the fourth embodiment, where the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents SNR (dB). FIG. 11 shows SNR spectra at the same Raman gain for various excitation light sources.

励起光源の種類は、ファイバラマンレーザ、単一波長FBG−LD、2波長FBG−LD、およびFP−LD(ファブリーペローLD)である。ゼロ分散波長の最小値λ0は1530nmである。ファイバラマンレーザ、単一波長FBG−LD、2波長FBG−LD、FP−LDの順でSNRが低いことがわかる。  The types of excitation light sources are fiber Raman laser, single wavelength FBG-LD, two wavelength FBG-LD, and FP-LD (Fabry-Perot LD). The minimum value λ0 of the zero dispersion wavelength is 1530 nm. It can be seen that the SNR is low in the order of fiber Raman laser, single wavelength FBG-LD, two wavelengths FBG-LD, and FP-LD.

このとき、各種励起光源の10dB強度低下における発振波長幅Δλは、ファイバラマンレーザで約0.5nm、単一波長FBG−LDで約2nm、FP−LDで約10nmであった。すなわち、Δλが大きいほどSNRが高い。また、2波長FBG−LDでは、波長数が単一波長FBG−LDの2倍であるから、実効的なΔλは2倍である。  At this time, the oscillation wavelength width Δλ of each excitation light source when the intensity was reduced by 10 dB was about 0.5 nm for the fiber Raman laser, about 2 nm for the single wavelength FBG-LD, and about 10 nm for the FP-LD. That is, the larger the Δλ, the higher the SNR. In the two-wavelength FBG-LD, since the number of wavelengths is twice that of the single wavelength FBG-LD, the effective Δλ is twice.

以上のことから、FP−LD励起光源、多波長のFBGーLD励起光源(略してFBG励起光源とも呼ぶ)を用いることにより、前記雑音が抑圧された高SNRが得られることがわかった。ただし、多波長のFBG励起光源を作製するとき、波長間隔を狭くして、励起光波長の平均波長と最大値λpを顕著に上昇させないようにすることが肝要である。ただし、前記平均波長は励起光波長の実効値であり、最大値λpは、(1)式の最悪条件を決める値である。前記波長間隔は、単一波長FBGーLDのΔλが約2nmであることから、約10nm以下であることが望ましい。なお、波長間隔の下限値に関しては特に制約がない(0nmより大きければ良い)ので、システム条件などに応じて適宜決定すれば良い。  From the above, it was found that by using an FP-LD excitation light source and a multi-wavelength FBG-LD excitation light source (abbreviated as FBG excitation light source for short), a high SNR in which the noise is suppressed can be obtained. However, when producing a multi-wavelength FBG excitation light source, it is important to narrow the wavelength interval so that the average wavelength and the maximum value λp of the excitation light wavelength are not significantly increased. However, the average wavelength is an effective value of the excitation light wavelength, and the maximum value λp is a value that determines the worst condition of the equation (1). The wavelength interval is preferably about 10 nm or less because Δλ of the single wavelength FBG-LD is about 2 nm. Note that there is no particular restriction on the lower limit of the wavelength interval (it should be larger than 0 nm), so it may be determined appropriately according to the system conditions.

図12は、FP−LD励起光源を用いた場合におけるLD駆動電流と励起光SNRおよび信号光SNRとの関係を示している。図12は横軸に駆動電流(mA)をとり、縦軸にSNR(dB)をとる。図12に示すように、駆動電流とともに励起光SNRおよび信号光SNRが向上することが初めてわかった。したがって、駆動電流を高い値に保つことに利点がある。  FIG. 12 shows the relationship between the LD drive current, the excitation light SNR, and the signal light SNR when the FP-LD excitation light source is used. In FIG. 12, the horizontal axis represents drive current (mA) and the vertical axis represents SNR (dB). As shown in FIG. 12, it has been found for the first time that the pumping light SNR and the signal light SNR are improved with the driving current. Therefore, there is an advantage in keeping the driving current at a high value.

図13は、第四実施例におけるFP−LD励起光源の構成を示している。本励起光源では、高SNRを得るため、以下の工夫をしている。偏波多重する各LD41(FP−LD)に対応させてそれぞれ可変アッテネータ40を設置して出力パワーを調整している。  FIG. 13 shows the configuration of the FP-LD excitation light source in the fourth embodiment. In this excitation light source, the following measures are taken to obtain a high SNR. A variable attenuator 40 is installed in correspondence with each LD 41 (FP-LD) that performs polarization multiplexing to adjust the output power.

各可変アッテネータ40からの励起光は偏波合波器(以下ではPBCという)42で合波された後に出力される。各LD41の励起光波長(平均波長)は、駆動電流および温度とともに上昇し、駆動電流100mAあたりで約3nm、温度10度あたりで約4nm上昇することがわかった。  Excitation light from each variable attenuator 40 is output after being combined by a polarization multiplexer (hereinafter referred to as PBC) 42. It was found that the excitation light wavelength (average wavelength) of each LD 41 increased with the driving current and temperature, and increased by about 3 nm per driving current of 100 mA and about 4 nm per 10 degrees of temperature.

また、LDの製造バラツキがあり、それは概略±5nmである。したがって、図13の励起光源によれば、駆動電流および温度の調整により、各LD41の励起光波長を調整でき、かつ各LD41からPBC42に入力する励起光パワーを可変アッテネータ40で同じ値に設定できる。ちなみに、通常のFP−LD励起光源の構成は、図13の構成から前記可変アッテネータ40を取り除いた構成である。  Further, there is a manufacturing variation of LD, which is approximately ± 5 nm. Therefore, according to the pumping light source of FIG. 13, the pumping light wavelength of each LD 41 can be adjusted by adjusting the drive current and temperature, and the pumping light power input from each LD 41 to the PBC 42 can be set to the same value by the variable attenuator 40. . Incidentally, the configuration of a normal FP-LD excitation light source is a configuration in which the variable attenuator 40 is removed from the configuration of FIG.

例えば、偏波合成する2つのLD(LD1およびLD2とする)の励起光波長の所望の波長が1440nmのとき、製造バラツキによって、LD温度25℃で、LD1の波長が1444nm、LD2の波長が1436nmになっていたとする。このとき、LD1の温度を15℃、LD2の温度を35℃とすることにより、LD1およびLD2の励起光波長をともに、1440nm(所望値)にすることができる。このとき、一般にLD1およびLD2からの出力が変化するが、前記個別の可変アッテネータ40により、PBC42に入力する励起光パワーを可変アッテネータ40で所望の値に設定できる。  For example, when the desired wavelength of the pumping light wavelength of two LDs for polarization synthesis (referred to as LD1 and LD2) is 1440 nm, the LD1 wavelength is 1444 nm and the LD2 wavelength is 1436 nm at an LD temperature of 25 ° C. due to manufacturing variations. Suppose that At this time, by setting the temperature of LD1 to 15 ° C. and the temperature of LD2 to 35 ° C., the excitation light wavelengths of LD1 and LD2 can both be set to 1440 nm (desired value). At this time, the outputs from LD1 and LD2 generally change. However, the pump light power input to the PBC 42 can be set to a desired value by the variable attenuator 40 by the individual variable attenuator 40.

(第五実施例)
本実施例では、図6を参照して第一実施例で述べた利得スペクトル等化の手法(すなわち、利得等化フィルタを用いずに単位線形中継区間でのネット利得スペクトルを平坦にする手法)について具体的に述べる。
(Fifth embodiment)
In this embodiment, the gain spectrum equalization method described in the first embodiment with reference to FIG. 6 (that is, a method of flattening the net gain spectrum in the unit linear relay section without using the gain equalization filter). Will be described in detail.

図14は、図1の線形中継器1−1,1−2内にそれぞれ設置したEDFA16,26の構成例を示している。このEDFAは、信号光の入力側に配置された第1のEDF利得ブロックであるEDF利得ブロック51と、信号光の出力側に配置された第2のEDF利得ブロックであるEDF利得ブロック53と、EDF利得ブロック51とEDF利得ブロック53の間に配置された利得等化光フィルタ52と、EDF利得ブロック53に接続され、EDF利得ブロック53中に設置した利得媒質としてのEDF(図示省略)の反転分布量を検出する反転分布検出回路54と、反転分布検出回路54に接続された反転分布調整回路55とを有する。この反転分布調整回路55は、EDF利得ブロック53に対する励起光パワーを変化させるなどして、反転分布検出回路54によって検出される反転分布量が所期の値になるようにEDF利得ブロック53の励起状態を調整する。FIG. 14 shows a configuration example of the EDFAs 16 and 26 installed in the linear repeaters 1-1 and 1-2 in FIG. The EDFA includes an EDF gain block 51 which is a first EDF gain block disposed on the input side of signal light, an EDF gain block 53 which is a second EDF gain block disposed on the output side of signal light, A gain equalizing optical filter 52 disposed between the EDF gain block 51 and the EDF gain block 53, and an inversion of EDF (not shown) as a gain medium connected to the EDF gain block 53 and installed in the EDF gain block 53 The inversion distribution detection circuit 54 detects the distribution amount, and the inversion distribution adjustment circuit 55 is connected to the inversion distribution detection circuit 54. This inversion distribution adjustment circuit 55 excites the EDF gain block 53 so that the inversion distribution amount detected by the inversion distribution detection circuit 54 becomes a desired value by changing the pumping light power for the EDF gain block 53. Adjust the condition.

なお、EDF利得ブロック51は無くてもよく、また、利得等化光フィルタ52はEDF利得ブロック53の後段に設置しても良い。さらに、反転分布検出回路55としては、例えば、非特許文献10に記載の手段を用いればよい。The EDF gain block 51 may not be provided, and the gain equalizing optical filter 52 may be provided at the subsequent stage of the EDF gain block 53. Further, as the inversion distribution detection circuit 55, for example, the means described in Non-Patent Document 10 may be used.

次に、本実施例における動作を説明する。EDF利得ブロック53中のEDFのdB単位での利得(G)は、比例定数をA、誘導放出断面積をSemi(=Emission)、上位準位吸収断面積をSESA(=Excited State Absorption)、吸収断面積をSabs(=Absorption)、トータルの誘導放出断面積をSemi−tot=Semi+SESA、また上位準位占有比率をNとして、次式で与えられる。
G−A(Semi−tot−Sabs) …(3)
Next, the operation in this embodiment will be described. The gain (G) of the EDF in the EDF gain block 53 in dB is as follows: the proportionality constant is A, the stimulated emission cross section is Semi (= Emission), and the upper level absorption cross section is S ESA (= Excited State Absorption). the absorption cross section S abs (= absorption), the stimulated emission cross section of the total S emi-tot = S emi + S ESA, also the upper level occupancy ratio as N 2, is given by the following equation.
GA ( Semi-tot N 2 -S abs ) (3)

図15は、トータルの誘導放出断面積Semi−totおよび吸収断面積Sabsのスペクトルを示しており、横軸に波長(nm)をとり、縦軸に断面積(規格化値)をとっている。ただし、図15ではこれら断面積のピーク値を100に規格化している。図16は、式(3)を用いて求めたEDF利得ブロック53中のEDFの利得スペクトル変化を示しており、前記反転分布量である上位準位占有比率Nが42%、40%、38%、36%、34%の場合についてそれぞれEDF利得スペクトル変化を示している。なお、図16では横軸に波長(nm)をとり、縦軸に利得(dB)をとっている。図16から分かるように、上位準位占有比率N=38%のときのL帯における平坦利得は約20dBである。そして、図16によれば、上位準位占有比率Nの値に応じて、利得スペクトルが変化する様子を定量的に求めることができる。FIG. 15 shows the spectrum of the total stimulated emission cross section Semi-tot and absorption cross section S abs , where the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents the cross sectional area (normalized value). Yes. However, in FIG. 15, the peak value of these cross-sectional areas is normalized to 100. FIG. 16 shows a change in the gain spectrum of the EDF in the EDF gain block 53 obtained by using the equation (3), and the upper level occupation ratio N 2 that is the inversion distribution amount is 42%, 40%, and 38. The change in EDF gain spectrum is shown for each of%, 36%, and 34%. In FIG. 16, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents gain (dB). As can be seen from FIG. 16, the flat gain in the L band when the upper level occupation ratio N 2 = 38% is about 20 dB. Then, according to FIG. 16, according to the value of the upper level occupancy ratio N 2, how the gain spectrum changes can be determined quantitatively.

図17は、図16から求めた利得変化量スペクトルを示している。具体的には、上位準位占有比率Nが38%の場合(すなわち、信号光波長域においてEDF利得スペクトルがほぼ平坦になる場合)を基準とした利得変化量スペクトルを示しており、横軸に波長(nm)をとり、縦軸に利得変化量(dB)をとっている。利得変化量をΔG、上位準位占有比率Nの値に応じた利得をG(N)とすると、
ΔG=G(N)−G(N−38%) …(4)
の関係がある。図17から分かるように、L帯の信号光波長域に関し、波長が短くなるに従い、利得変化量ΔGの絶対値が大きくなっている。
FIG. 17 shows the gain change amount spectrum obtained from FIG. Specifically, a gain variation spectrum based on the case where the upper level occupation ratio N 2 is 38% (that is, when the EDF gain spectrum becomes almost flat in the signal light wavelength region) is shown, and the horizontal axis Is the wavelength (nm), and the vertical axis is the gain variation (dB). When the gain change amount is ΔG and the gain corresponding to the value of the upper level occupation ratio N 2 is G (N 2 ),
ΔG = G (N 2 ) −G (N 2 −38%) (4)
There is a relationship. As can be seen from FIG. 17, the absolute value of the gain change amount ΔG increases as the wavelength decreases in the L-band signal light wavelength region.

この利得変化の特徴を用いることで、前方励起DRAを適用しない場合に使用されるEDFAを用いながら、前方励起DRAの適用によって新たに付加されるラマン利得のスペクトルを、EDF利得ブロック53内のEDFの利得減少分で補償することができる。これにより、利得補償を行うために新たなEDFAを設ける必要がなくなり、経済性を確保することができる。By using the characteristics of this gain change, the Raman gain spectrum newly added by applying the forward excitation DRA can be converted into the EDF in the EDF gain block 53 using the EDFA that is used when the forward excitation DRA is not applied. Can be compensated for by the gain decrease. Thereby, it is not necessary to provide a new EDFA in order to perform gain compensation, and economical efficiency can be ensured.

図18は、前方励起DRAの励起光波長が1440nmの場合のラマン利得スペクトルの例(図中の「ラマン利得付加分」)、および、そのラマン利得スペクトルを補償するEDF利得ブロック53内のEDFの利得減少分スペクトル(図中の「EDFA利得減少分」)を示しており、横軸に波長(nm)をとり、縦軸に利得変化量(dB)をとっている。ただし、EDF利得ブロック53内のEDFの上位準位占有比率NをN=36.5%とした。FIG. 18 shows an example of the Raman gain spectrum when the pumping light wavelength of the forward pumping DRA is 1440 nm (“added Raman gain” in the figure) and the EDF in the EDF gain block 53 that compensates the Raman gain spectrum. A gain decrease spectrum (“EDFA gain decrease” in the figure) is shown, the wavelength (nm) is taken on the horizontal axis, and the gain change (dB) is taken on the vertical axis. However, the upper level occupation ratio N 2 of the EDF in the EDF gain block 53 is set to N 2 = 36.5%.

信号光波長域1575〜1605nmにおける両者の一致具合を見ると、両者は1dB以内で良好に一致していることが分かる。したがって、例えば図1に示した構成において、1つの伝送路と1つの線形中継器からなる区間(以下、単位線形中継区間という)におけるトータル利得のスペクトルに関し、前方励起DRAのラマン利得をEDF利得ブロック53内のEDFの利得によってスペクトル等化することができる。Looking at the degree of coincidence of both in the signal light wavelength range of 1575 to 1605 nm, it can be seen that both agree well within 1 dB. Therefore, for example, in the configuration shown in FIG. 1, the Raman gain of the forward excitation DRA is expressed as an EDF gain block with respect to the total gain spectrum in a section (hereinafter referred to as a unit linear relay section) composed of one transmission line and one linear repeater. The spectrum can be equalized by the gain of the EDF in 53.

また、前記前方励起DRAのラマン利得とEDF利得ブロック53内のEDFの利得の不一致分は、利得等化光フィルタ52により補償できる。このとき、利得等化光フィルタ52の損失スペクトルのピーク値が小さいため、本実施例におけるEDFAの雑音特性の劣化を抑圧できるというメリットも生じる。すなわち、本実施例の手法を用いることなく、利得等化光フィルタ52のみにより補償するとした場合、利得等化光フィルタ52の損失スペクトルのピーク値が本実施例の手法を用いた場合に比べて大きくなるため、雑音特性が劣化してしまう。これに対して、本実施例のように利得等化光フィルタ52の損失スペクトルのピーク値が小さければ、利得等化光フィルタ52のみで補償する場合に比べて雑音特性の点でメリットがある。Further, the gain equalizing optical filter 52 can compensate for a mismatch between the Raman gain of the forward pumping DRA and the gain of the EDF in the EDF gain block 53. At this time, since the peak value of the loss spectrum of the gain equalizing optical filter 52 is small, there is also a merit that deterioration of noise characteristics of the EDFA in this embodiment can be suppressed. That is, when compensation is performed only by the gain equalizing optical filter 52 without using the technique of the present embodiment, the peak value of the loss spectrum of the gain equalizing optical filter 52 is larger than that when the technique of the present embodiment is used. Since it becomes large, the noise characteristic is deteriorated. On the other hand, if the peak value of the loss spectrum of the gain equalizing optical filter 52 is small as in this embodiment, there is a merit in terms of noise characteristics as compared with the case where compensation is performed only by the gain equalizing optical filter 52.

なお、上位準位占有比率Nの設定値は、前記ラマン利得の値および式(3)の比例定数Aに依存する。図18に示したように、L帯の短波長域において長波長域より利得が小さいスペクトルを有するEDF利得を得て、L帯の短波長域で長波長域より利得が大きいスペクトルを有するラマン利得を補償するために、上位準位占有比率Nは38%より小さいことが必要である。上位準位占有比率Nの典型値は、N=34〜37%である。The set value of the upper level occupation ratio N 2 depends on the value of the Raman gain and the proportionality constant A in Expression (3). As shown in FIG. 18, an EDF gain having a spectrum whose gain is smaller than that of the long wavelength region in the short wavelength region of the L band is obtained, and a Raman gain having a spectrum whose gain is larger than that of the long wavelength region in the short wavelength region of the L band. In order to compensate, the upper level occupation ratio N 2 needs to be smaller than 38%. A typical value of the upper level occupation ratio N 2 is N 2 = 34 to 37%.

(第六実施例)
第四実施例では、伝送路がDSFの場合について本発明における動作パラメータ値を示したものである。本実施例では伝送路がNZ−DSFの場合についての動作パラメータ値を示す。
(Sixth embodiment)
The fourth embodiment shows the operating parameter values in the present invention when the transmission path is DSF. In this embodiment, operation parameter values for the case where the transmission path is NZ-DSF are shown.

本実施例では、ゼロ分散波長の典型値は約1500nm、信号光波長はC帯1530〜1560nmである。ただし、本実施例および前記第一実施例〜第四実施例について、信号光波長は、一般的にそれら実施例における帯域全体に配置された波長多重信号の複数波長ないしチャネルである。本実施例の場合には、C帯1530〜1560nmに例えば100GHz間隔(すなわち約0.8nm間隔)で波長多重信号の波長ないしチャネルが配置される。ただし、システム運用開始初期などの場合には、上記帯域の一部に信号光の複数波長が配置される。In this embodiment, the typical value of the zero dispersion wavelength is about 1500 nm, and the signal light wavelength is C band 1530 to 1560 nm. However, for the present embodiment and the first to fourth embodiments, the signal light wavelength is generally a plurality of wavelengths or channels of wavelength multiplexed signals arranged over the entire band in these embodiments. In the case of the present embodiment, wavelengths or channels of wavelength multiplexed signals are arranged in the C band 1530 to 1560 nm at intervals of, for example, 100 GHz (that is, intervals of about 0.8 nm). However, in the initial stage of system operation or the like, a plurality of wavelengths of signal light are arranged in a part of the band.

ここで、第四実施例で述べたのと同様に、信号光波長の最小値をλs、ゼロ分散波長の最小値をλ0、励起光波長の最大値をλpとしたとき、2λ0−λs=λp(上記式(1))が雑音の最大となる最悪条件である。そこで、本実施例では、上記条件が回避されるように、λ0=1480nm、λs=1560nmのとき、λp<1385nmとしている。すなわち、波長の単位をnmとして、2λ0−λs>λp+15(上記式(2))としている。ただし、上記値は励起光源が単一波長のFBG励起光源である場合の概略値である。Here, as described in the fourth embodiment, when the minimum value of the signal light wavelength is λs, the minimum value of the zero dispersion wavelength is λ0, and the maximum value of the pumping light wavelength is λp, 2λ0−λs = λp (Equation (1) above) is the worst condition that maximizes noise. Therefore, in this embodiment, λp <1385 nm when λ0 = 1480 nm and λs = 1560 nm so as to avoid the above condition. That is, the wavelength unit is nm, and 2λ0−λs> λp + 15 (the above formula (2)). However, the above values are approximate values when the excitation light source is a single wavelength FBG excitation light source.

励起光源が単一波長のFBG励起光源以外の場合を調べると下記のことがわかった。図19は、各種励起光源に対する同じラマン利得におけるSNRスペクトルを示しており、横軸に波長(nm)をとり、縦軸にSNR(dB)をとっている。なお、図19はλp=1385nmの場合について示したものである。励起光源の種類は、ファイバラマンレーザ、単一波長FBG−LD、2波長FBG−LD、およびFP−LD(ファブリーペローLD)である。図19からファイバラマンレーザ、単一波長FBG−LD、2波長FBG−LD、FP−LDの順でSNRが低いことがわかる。When the case where the excitation light source is other than the single wavelength FBG excitation light source was examined, the following was found. FIG. 19 shows SNR spectra at the same Raman gain for various pumping light sources, with the horizontal axis representing wavelength (nm) and the vertical axis representing SNR (dB). FIG. 19 shows the case where λp = 1385 nm. The types of excitation light sources are fiber Raman laser, single wavelength FBG-LD, two wavelength FBG-LD, and FP-LD (Fabry-Perot LD). FIG. 19 shows that the SNR is low in the order of fiber Raman laser, single wavelength FBG-LD, two wavelengths FBG-LD, and FP-LD.

SNRの値としては、例えば、λs=1560nmおよびλp=1385nmにおいて、単一波長FBG−LDおよび2波長FBG−LDで、それぞれSNR=23dBおよびSNR=28.5dBとなっている。このSNRのスペクトル最低値の所期値は、伝送距離や伝送速度などのシステム条件に依存するが、典型値としては例えば25dBである。したがって、単一波長FBG−LDの場合にはλp=1385nmでよい。また、2波長FBG−LDの場合には、図19の波長を長波長側に5nmシフトすることができ、λs=1560nmおよびλp=1385nmにおけるSNRのスペクトル最低値は27dBとなる。したがって、2波長FBG−LDを用いた場合には、
2λ0−λs>λp+10 …(5)
であればよい。さらに、FBG−LD型励起光源の波長数は3以上でもよく、一般的に波長数が多いほど、励起光波長の分布幅が顕著に広くならない限りにおいて高いSNRが得られる。上記のことは、明らかに第四実施例の場合にも成り立つ。
As SNR values, for example, at λs = 1560 nm and λp = 1385 nm, SNR = 23 dB and SNR = 28.5 dB respectively for the single wavelength FBG-LD and the two wavelengths FBG-LD. The expected minimum value of the SNR spectrum depends on system conditions such as transmission distance and transmission speed, but is typically 25 dB, for example. Therefore, in the case of the single wavelength FBG-LD, λp = 1385 nm may be sufficient. In the case of the two-wavelength FBG-LD, the wavelength of FIG. 19 can be shifted to the longer wavelength side by 5 nm, and the lowest SNR spectrum at λs = 1560 nm and λp = 1385 nm is 27 dB. Therefore, when using two-wavelength FBG-LD,
2λ0−λs> λp + 10 (5)
If it is. Further, the number of wavelengths of the FBG-LD type excitation light source may be 3 or more. Generally, the larger the number of wavelengths, the higher the SNR is obtained unless the distribution width of the excitation light wavelength is remarkably widened. The above is clearly true for the fourth embodiment.

また、本実施例は伝送路がNZ−DSFの場合であるが、第二実施例の場合と同様に、NZ−DSFに入力する信号光パワーのスペクトルを非平坦にする。伝送路DSF中での非線形効果を考慮して、ラマン利得が大きい短波長側ほど信号光パワーを低くする。Further, in this embodiment, the transmission path is NZ-DSF, but the spectrum of the signal light power input to NZ-DSF is made non-flat as in the case of the second embodiment. Considering the nonlinear effect in the transmission line DSF, the signal light power is lowered on the shorter wavelength side where the Raman gain is larger.

(第一〜第六実施例まとめ)本発明の実施例による光ファイバ通信システムは、第一〜第六実施例で説明した線形中継器を備え、シリカファイバ10、11、20、21が伝送路DSFとして市中に敷設されることによって実現される。(Summary of First to Sixth Embodiments) An optical fiber communication system according to an embodiment of the present invention includes the linear repeater described in the first to sixth embodiments, and silica fibers 10, 11, 20, and 21 are transmission lines. It is realized by laying in the city as DSF.

(第七実施例)
第一実施例で述べたように、DSFおよびNZ−DSFを市中に敷設した伝送路ファイバといった分布的な増幅媒質ではなく、ボビンなどに巻いたシリカファイバといった集中的な増幅媒質に置き換えてもよい。この場合、前記光ファイバ通信システムは光増幅器とみなせ、この光増幅器は、線形中継器、送信器および受信器内などに設置して使用することができる。本実施例はこうした光増幅器に関するものである。
(Seventh embodiment)
As described in the first embodiment, the DSF and NZ-DSF may be replaced with a concentrated amplification medium such as a silica fiber wound around a bobbin instead of a distributed amplification medium such as a transmission line fiber installed in the city. Good. In this case, the optical fiber communication system can be regarded as an optical amplifier, and this optical amplifier can be installed and used in a linear repeater, a transmitter and a receiver. The present embodiment relates to such an optical amplifier.

本実施例による光増幅器の構成を図20に示す。なお、図1に示したものと同じ構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。本光増幅器70は、集中光増幅の媒質としてDSFを有し、その長さは例えば10kmであり、このDSFはボビンに巻かれている。DSF用の後方向ラマン増幅、前方向ラマン増幅に用いる励起光源は、第一実施例と同じ波長を有するFBG励起光源22−1,13−1である。The configuration of the optical amplifier according to this example is shown in FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as what was shown in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted. This optical amplifier 70 has a DSF as a medium for concentrated optical amplification, the length of which is, for example, 10 km, and this DSF is wound around a bobbin. Excitation light sources used for backward Raman amplification and forward Raman amplification for DSF are FBG excitation light sources 22-1 and 13-1 having the same wavelength as in the first embodiment.

本実施例によれば、光増幅器70に入力した信号光を、RIN移行およびND−FWMによる信号品質劣化なく増幅することができる。
なお、本実施例では第一実施例に対応する構成について説明したが、第一実施例以外の実施例についても同様である。
According to the present embodiment, the signal light input to the optical amplifier 70 can be amplified without RIN transition and signal quality degradation due to ND-FWM.
In addition, although the structure corresponding to 1st Example was demonstrated in the present Example, it is the same also about Examples other than 1st Example.

以上、本発明の実施例を図面を参照して説明してきたが、これら実施例は本発明の例示に過ぎず、本発明がこれら実施例に限定されるものでないことは明らかである。したがって、本発明の精神および範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加,省略,置換,その他の変更を行うようにしても良い。As mentioned above, although the Example of this invention has been described with reference to drawings, these Examples are only illustrations of this invention, and it is clear that this invention is not limited to these Examples. Accordingly, additions, omissions, substitutions, and other modifications of the components may be made without departing from the spirit and scope of the present invention.

本発明によれば、従来技術で問題であったRIN移行およびND−FWMによる信号光品質劣化が生じるという欠点が解決できるため、高い通信信号品質を低コストで実現することができる。  According to the present invention, it is possible to solve the disadvantage of signal light quality degradation caused by RIN transition and ND-FWM, which has been a problem in the prior art, so that high communication signal quality can be realized at low cost.

Claims (15)

L帯に複数波長を有する信号光を増幅するラマン増幅の利得媒質としてのシリカファイバと、
前記信号光と同一方向に前記シリカファイバ中を共伝播する励起光を送出する励起光源と、
前記シリカファイバと前記励起光源との間に設置された前記信号光と前記励起光との合波器と
を有する光ファイバ通信システムであって、
前記合波器には、前記シリカファイバのゼロ分散波長より長波長側の波長を有する信号光が入射され、この信号光と前記励起光源から出射された励起光とを合波する手段を備え、
前記励起光源は、前記励起光の最長波長が、前記信号光の最短波長より、周波数差にして13.7〜30THz短波長側にある励起光を出射する手段を備え
前記シリカファイバは分散シフトファイバであり、
前記信号光は、該分散シフトファイバ中での非線形効果を考慮して、前記ラマン増幅によるラマン利得が大きい短波長側ほど、前記シリカファイバへ入力される信号光パワーが低くなるように、該信号光パワーのスペクトルが設定されたものである
ことを特徴とする光ファイバ通信システム。
Silica fiber as a gain medium for Raman amplification for amplifying signal light having a plurality of wavelengths in the L band ;
An excitation light source that emits excitation light that co-propagates through the silica fiber in the same direction as the signal light;
An optical fiber communication system comprising: a multiplexer of the signal light and the excitation light installed between the silica fiber and the excitation light source,
The multiplexer is provided with signal light having a wavelength longer than the zero dispersion wavelength of the silica fiber, and means for multiplexing the signal light and the excitation light emitted from the excitation light source,
The excitation light source includes means for emitting excitation light whose longest wavelength of the excitation light is 13.7 to 30 THz short wavelength side in frequency difference from the shortest wavelength of the signal light ,
The silica fiber is a dispersion shifted fiber,
In consideration of the nonlinear effect in the dispersion-shifted fiber, the signal light has a lower signal light power input to the silica fiber at a shorter wavelength side where the Raman gain due to the Raman amplification is larger. An optical fiber communication system, characterized in that an optical power spectrum is set .
C帯に複数波長を有する信号光を増幅するラマン増幅の利得媒質としてのシリカファイバと、Silica fiber as a gain medium for Raman amplification for amplifying signal light having a plurality of wavelengths in the C band;
前記信号光と同一方向に前記シリカファイバ中を共伝播する励起光を送出する励起光源と、  An excitation light source that emits excitation light that co-propagates through the silica fiber in the same direction as the signal light;
前記シリカファイバと前記励起光源との間に設置された前記信号光と前記励起光との合波器と  A combiner of the signal light and the excitation light installed between the silica fiber and the excitation light source;
を有する光ファイバ通信システムであって、  An optical fiber communication system comprising:
前記合波器には、前記シリカファイバのゼロ分散波長より長波長側の波長を有する信号光が入射され、この信号光と前記励起光源から出射された励起光とを合波する手段を備え、  The multiplexer is provided with signal light having a wavelength longer than the zero dispersion wavelength of the silica fiber, and means for multiplexing the signal light and the excitation light emitted from the excitation light source,
前記励起光源は、前記励起光の最長波長が、前記信号光の最短波長より、周波数差にして13.7〜30THz短波長側にある励起光を出射する手段を備え、  The pumping light source includes means for emitting pumping light whose longest wavelength of the pumping light is 13.7 to 30 THz shorter than the shortest wavelength of the signal light.
前記シリカファイバはノンゼロ分散シフトファイバであり、  The silica fiber is a non-zero dispersion shifted fiber,
前記信号光は、該ノンゼロ分散シフトファイバ中での非線形効果を考慮して、前記ラマン増幅によるラマン利得が大きい短波長側ほど、前記シリカファイバへ入力される信号光パワーが低くなるように、該信号光パワーのスペクトルが設定されたものである  In consideration of the non-linear effect in the non-zero dispersion shifted fiber, the signal light has a lower signal light power input to the silica fiber at a shorter wavelength side where the Raman gain due to the Raman amplification is larger. The spectrum of the signal light power is set
ことを特徴とする光ファイバ通信システム。  An optical fiber communication system.
単一波長の信号光を増幅するラマン増幅の利得媒質としてのシリカファイバと、Silica fiber as a gain medium of Raman amplification that amplifies signal light of a single wavelength;
前記信号光と同一方向に前記シリカファイバ中を共伝播する励起光を送出する励起光源と、  An excitation light source that emits excitation light that co-propagates through the silica fiber in the same direction as the signal light;
前記シリカファイバと前記励起光源との間に設置された前記信号光と前記励起光との合波器と  A combiner of the signal light and the excitation light installed between the silica fiber and the excitation light source;
を有する光ファイバ通信システムであって、  An optical fiber communication system comprising:
前記合波器には、前記シリカファイバのゼロ分散波長より長波長側の波長を有する信号光が入射され、この信号光と前記励起光源から出射された励起光とを合波する手段を備え、  The multiplexer is provided with signal light having a wavelength longer than the zero dispersion wavelength of the silica fiber, and means for multiplexing the signal light and the excitation light emitted from the excitation light source,
前記励起光源は、前記励起光の最長波長が、前記信号光の波長より、周波数差にして15.6〜30THz短波長側にある励起光を出射する手段を備えた  The excitation light source includes means for emitting excitation light whose longest wavelength of the excitation light is 15.6 to 30 THz shorter than the wavelength of the signal light.
ことを特徴とする光ファイバ通信システム。  An optical fiber communication system.
前記シリカファイバの信号光出力段に、遠隔励起ダブルパス型EDFモジュールが設けられ、
前記励起光は、その波長が1430nm以上であり1470nm以下である
請求項1ないし3のいずれかに記載の光ファイバ通信システム。
A remote excitation double-pass EDF module is provided at the signal light output stage of the silica fiber,
The optical fiber communication system according to any one of claims 1 to 3, wherein the excitation light has a wavelength of 1430 nm or more and 1470 nm or less.
前記シリカファイバの信号光出力段に、遠隔励起シングルパス型EDFモジュールが設けられ、
前記励起光は、その波長が1440nm以上であり1470nm以下である
請求項1ないし3のいずれかに記載の光ファイバ通信システム。
A remote excitation single-pass EDF module is provided at the signal light output stage of the silica fiber,
The optical fiber communication system according to any one of claims 1 to 3, wherein the excitation light has a wavelength of 1440 nm or more and 1470 nm or less.
前記励起光源は、ファイバブラッググレーティング付きレーザダイオード型もしくはファイバレーザ型である請求項1ないし5のいずれかに記載の光ファイバ通信システム。6. The optical fiber communication system according to claim 1, wherein the excitation light source is a laser diode type with a fiber Bragg grating or a fiber laser type. 信号光波長の最小値をλs、前記シリカファイバのゼロ分散波長の最小値をλ0、また、前記励起光源の励起光波長の最大値をλpとしたとき、
2λ0−λs>λp
が成り立つように信号光波長、ゼロ分散波長、および励起光波長を設定した請求項またはに記載の光ファイバ通信システム。
When the minimum value of the signal light wavelength is λs, the minimum value of the zero dispersion wavelength of the silica fiber is λ0, and the maximum value of the excitation light wavelength of the excitation light source is λp,
2λ0−λs> λp
Optical fiber communication system according to claim 1 or 2, the signal light wavelength, as established setting the zero dispersion wavelength, and the excitation light wavelength.
前記励起光源が複数波長のファイバブラッググレーティング付きレーザダイオード型またはファブリーペローレーザダイオード型であり、
2λ0−λs>λp+10
が成り立つように前記信号光波長、前記ゼロ分散波長、および前記励起光波長を設定した請求項7に記載の光ファイバ通信システム。
The excitation light source is a laser diode type with a fiber Bragg grating of multiple wavelengths or a Fabry-Perot laser diode type,
2λ0−λs> λp + 10
The optical fiber communication system according to claim 7, wherein the signal light wavelength, the zero dispersion wavelength, and the pumping light wavelength are set so that:
前記励起光源が、ファイバラマンレーザ型、または、単一波長のファイバブラッググレーティング付きレーザダイオード型、または、複数波長のファイバブラッググレーティング付きレーザダイオード型、または、ファブリーペローレーザダイオード型であり、
2λ0−λs>λp+15
が成り立つように前記信号光波長、前記ゼロ分散波長、および前記励起光波長を設定した
請求項7に記載の光ファイバ通信システム。
The excitation light source is a fiber Raman laser type, a laser diode type with a single wavelength fiber Bragg grating, a laser diode type with a multiple wavelength fiber Bragg grating, or a Fabry-Perot laser diode type,
2λ0−λs> λp + 15
The optical fiber communication system according to claim 7, wherein the signal light wavelength, the zero dispersion wavelength, and the pumping light wavelength are set so that
前記複数波長の幅が10nm以下である請求項8または9記載の光ファイバ通信システム。The optical fiber communication system according to claim 8 or 9, wherein a width of the plurality of wavelengths is 10 nm or less. 前記励起光源は、偏波多重するファブリーペローレーザダイオードの各々の出力側に、各ファブリーペローレーザダイオードからの励起光出力を調整する可変減衰器を備えた請求項8または9記載の光ファイバ通信システム。10. The optical fiber communication system according to claim 8 or 9, wherein the pumping light source includes a variable attenuator for adjusting pumping light output from each Fabry-Perot laser diode on the output side of each Fabry-Perot laser diode that performs polarization multiplexing. . 前記光ファイバ通信システムはエルビウム添加ファイバ増幅器を有し、
前記エルビウム添加ファイバ増幅器は、
利得媒質としてのエルビウム添加ファイバを備えたエルビウム添加ファイバ利得ブロックと、
前記エルビウム添加ファイバ利得ブロックの前段または後段に設置された利得等化光フィルタと、
前記エルビウム添加ファイバの反転分布量を検出する反転分布検出回路と、
前記反転分布検出回路により検出される前記反転分布量が所期の値になるように前記エルビウム添加ファイバ利得ブロックを制御する反転分布調整回路と
を有する請求項または記載の光ファイバ通信システム。
The optical fiber communication system has an erbium-doped fiber amplifier,
The erbium-doped fiber amplifier is
An erbium-doped fiber gain block with an erbium-doped fiber as a gain medium;
A gain equalizing optical filter installed before or after the erbium-doped fiber gain block;
An inversion distribution detection circuit for detecting an inversion distribution amount of the erbium-doped fiber;
Optical fiber communication system according to claim 1 or 2 wherein said inversion amount and an inversion adjustment circuit that controls the erbium doped fiber gain block such that the desired value to be detected by the inversion detection circuit.
前記エルビウム添加ファイバの上位準位占有比率N2が38%未満である請求項12記載の光ファイバ通信システム。The optical fiber communication system according to claim 12, wherein an upper level occupation ratio N2 of the erbium-doped fiber is less than 38%. 前記シリカファイバが市中に敷設されたシリカファイバである請求項1ないし3のいずれかに記載の光ファイバ通信システム。4. The optical fiber communication system according to claim 1, wherein the silica fiber is a silica fiber laid in a city. 前記シリカファイバが集中光増幅用のシリカファイバである請求項1ないし3のいずれかに記載の光ファイバ通信システム。The optical fiber communication system according to any one of claims 1 to 3, wherein the silica fiber is a silica fiber for concentrated light amplification.
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